CALIDAD DE SERVICIO La calidad de servicio (QoS) es un

CALIDAD DE SERVICIO
La calidad de servicio (QoS) es un aspecto de l as redes que s e ha tratado más que
definido. Se puede definir informalmente la calidad de servicio como algo que un flujo
busca alcanzar.
CARACTERÍSITCAS DE UN FLUJO
Tradicionalmente, se han atribuido cuatro características a un flujo: fiabilidad, retardo,
deriva y ancho de banda( véase la figura 15).
Fiabilidad
La fiabilidad es una característica que necesita un flujo. La falta de fiabilidad significa
PERDER UN paquete
o una confirmación, lo que provoca la retransmisión.
Sin
embargo, la sensibilidad de los programas de aplicación a la fiabilidad no es la misma.
Por ejemplo, es más importante que el correo electrónico, la transferencia de archivos y
el acceso a Internet sean más fiables que la telefonía.
Retardo
El retardo de fuente a destino es otra característica de un flujo.
De nuevo las
aplicaciones pueden tolerar el retardo en diferente grado. En este caso, la telefonía, la
videoconferencia y el inicio de sesión remoto necesitan un mínimo retardo, mientras que
en la transferencia de un archivo o el correo electrónico es menos importante.
Deriva
La deriva en la variación de retardo que sufren los paquetes que pertenecer a un mismo
flujo. Por ejemplo, si cuatro paquetes salen en los instantes 0, 1,2 y 3 y llegan en los
instantes 20, 21, 22 y 23, todos tienen el mismo retardo, 20 unidades de tiempo. Por otro
lado, si los paquetes anteriores llegan en los instantes 21, 23, 21 y 28, todos tienen
retardos diferentes de 21, 22, 19 y 24.
Para aplicaciones como el audio o el sonido, el primer caso es completamente aceptable;
el segundo no. Para estas aplicaciones, no importa si los paquetes llegan con un retardo
pequeño o grande, siempre que el retado sea el mismo para todos los paquetes.
La deriva se define como la variación en el retardo de un paquete. Una deriva alta
significa que la diferencia entre los retardos de grandes; una deriva baja significa que la
variación es pequeña.
Ancho de banda
Diferentes aplicaciones necesitan diferentes anchos de banda. En la transmisión de vídeo
se necesita enviar millones de bits por segundo para representar una pantalla de color
mientras que el número total de bits en un correo electrónico pueden no llegar al millón.
Clase de flujos
De acuerdo a las características de un flujo, se pueden clasificar los flujos en grupos,
teniendo cada grupo niveles de características similares. Esta clasificación no es formal o
universal, algunos protocolos como ATM han definido clases, como se verá más tarde.
TÉCNICAS PARA MEJORAR LA CALIDAD DE SERVICIO
En esta sección, se describe algunas técnicas que se pueden utilizar para mejorar la
calidad de servicio. Se van para describir brevemente cuatro métodos comunes: la
planificación, el ajuste de tráfico, el control de admisión y la reserva de recursos.
PLANIFICACIÓN
Los paquetes de diferentes flujos llegan a un conmutador o encaminador para su
procesamiento. Una buena técnica de planificación trata los flujos diferentes de manera
apropiada. Se han enseñado varias técnicas de planificación para mejorar la calidad de
servicio. Se van a describir tres de ellas: la planificación FIFO, la planificación basada en
prioridades y la planificación con pesos.
Planificación FIFO
En la planificación FIFO (first-in-first-out), los paquete esperan en un búfer (cola) hasta
que el (encaminador o conmutador) está listo para procesarlos. Si la tasa de llegada es
mayor que la tasa de procesamiento media, la cola se llenaran y los nuevos paquetes
serán descartados. Una planificación FIFO es familiar para aquellos que tienen que
esperar en una parada de autobús. La figura 16 muestra una visión conceptual de la
planificación FIFO.
Planificación basada en prioridades
En la planificación basada en prioridades, los paquetes tienen asignada un nivel de
prioridad. Cada nivel de prioridad tiene su propia cola. Los paquetes de la cola de mayor
prioridad se procesan primero. Los paquetes de la cola de menor prioridad se procesan
los últimos. Observe que el sistema no para de servir una cola, hasta que esta no esté
vacía. La figura 17 muestra una planificación que utiliza dos niveles de prioridad (por
simplicidad. Una planificación basada en prioridades puede mejorar los QoS mejor que
la planificación FIFO debido a que el tráfico con mayor prioridad, como el multimedia
puede alcanzar el destino con menos retardo. Sin embargo, hay un posible problema. Si
hay un flujo continuo, con una prioridad muy alta, los paquetes con prioridades más
bajas nunca tendrán la oportunidad de ser procesados.
denominada inanición.
Planificación con pesos
Esta es una condición
Una técnica mejor de planificación es la planificación con pesos. En esta técnica, los
paquetes tienen asignadas clases diferentes y se admiten en colas distintas. Las colas, sin
embargo, llevan asignadas unos pesos de acuerdo al nivel de prioridad de las colas. Las
colas de mayor prioridad tienen pesos mayores. El sistema procesa los paquetes en cada
cola de manera cíclica con el número de paquetes seleccionado para cada cola de
acuerdo al peso correspondiente. Por ejemplo, si los pesos son 3, 2, 1, se procesarán tres
paquetes en la primera cola, dos en la segunda y uno en la tercera. Si el sistema no
impone prioridades a las clases, todos los presos todos los pesos son iguales. La figura 16
muestra la técnica con tres clases.
AJUSTE DE TRÁFICO
El ajuste de tráfico es un mecanismo para controlar la cantidad y tasa de tráfico enviado
a la red. Existen dos técnicas de ajuste de tráfico: algoritmo del cubo de escape y
algoritmo del cubo con testigo.
Algoritmo del cubo con escape
Si un cubo tiene un pequeño agujero su parte inferior, el agua deja el cubo a una
velocidad constante mientras haya agua en el cubo. La velocidad con la que el agua
deja el cubo no depende de la velocidad con la que el agua se introduce en él. La
velocidad de entrada puede variar, pero la velocidad de salida permanece constante. De
forma similar, en una red, una técnica denominada cubo con escape, puede suavizar la
salida de tráfico a ráfagas. Los bloques a ráfagas se almacenan en un cubo y se envían a
una tasa media. La figura 19 muestra un cubo con escape y sus efectos.
La figura, se asume que la red ha comprometido un ancho de banda de 3 Mbps para
una estación. El uso de un cubo con escape ajusta el tráfico de entrada para que se
cumpla este compromiso. En la figura 19 la estación envía una ráfaga de datos a una
tasa de 12 Mbps durante 2 s, con un total de 24 Mbits. La estación está en silencio
durante 5 s y envía datos a una taza de 2 Mbps durante 3 s, con un total de 6 Mbits de
datos.
En total, la estación enviado 30 Mbps de datos en 10 s. Sin un cubo con escape, la
ráfaga inicial puede afectar a la red y consumir más ancho de banda del que está fijado
para estac estación. Se puede también ver que el cubo con escape previene la
congestión.
La figura 20 muestra una sencilla implementación de un cubo con escape. Una cola
FIFO almacena los paquetes.
Si el tráfico consta de paquetes de tamaño fijo (por
ejemplo celdas de una red ATM), el proceso elimina un número fijo de paquetes de la
cola en cada pulso de reloj. Si el tráfico consta de paquetes de longitud variable, la tasa
de salida fija debe basarse en el número de bits o bytes.
A continuación se muestra un algoritmo para paquetes de longitud variable:
1. Inicializar un contador a n en cada pulso de reloj.
2. Si n es mayor que el tamaño del paquete, enviar el paquete y restar al contador el
tamaño del paquete. Repetir esta etapa hasta que n sea más pequeño que el tamaño
del paquete.
3. Poner el contador a cero y volver al paso 1.
Un algoritmo de cubo con escape ajusta el tráfico de ráfagas en un tráfico con tasa fija
promediando la tasa de datos. Puede perder paquetes si el cubo está lleno.
Cubo de testigos
El cubo con escape es muy restrictivo. No da crédito a una estación inactiva. Por
ejemplo, si una estación no envía datos durante un cierto tiempo, su cubo está vacío.
Ahora sí la estación tiene datos a ráfagas, el cubo con escape sólo permite una tasa
media. El tiempo en el que la estación está inactiva no se tiene en cuenta. Por otro lado,
cubo de testigos, permite a la estación inactivas acumular crédito para que el futuro en
forma de testigos. En cada pulso de reloj, el sistema envía n testigos al cubo. El sistema
elimina un testigo para cada celda (o byte) de datos enviados. Por ejemplo, si n es 100 y
la estación está inactiva durante 100 pulsos de reloj, el cubo tendrá 10.000 testigos.
Ahora la estación puede consumir todos estos testigos en un pulso de reloj con 10.000
celdas o la estación tarda 1000 pulsos con 10 celdas por pulsos. En otras palabras, la
estación puede enviar datos a ráfagas siempre que el cubo no esté vacío. En la figura 21
se muestra la idea.
El cubo de testigos se puede implementar de forma sencilla con un contador. El testigo
se inicializa a cero. Cada vez que se añade un testigo se incremente el contador en uno.
Cada vez que se envía una unidad de datos, al contador se le resta 1. Cuando el
contador se hace cero, la estación no puede enviar datos.
El cubo de testigos permite tráfico a ráfagas a una tasa máxima regulada
Combinación del cubo de testigos y del cubo con escape
Las dos técnicas anteriores se pueden combinar para dar crédito a una estación inactiva
al mismo tiempo que se regula el tráfico. El cubo con escape se aplica después de cubo
de testigos; la tasa del cubo con escape necesita ser mayor que la tasa de testigos
descartados en el cubo de testigos.
RESERVA DE RECURSOS
Un flujo de datos necesita recursos como un búfer, ancho de banda, tiempo de CPU,
etc. La calidad del servicio se mejora si estos recursos están reservados por adelantado.
En esta sección se describe un modelo de calidad de servicio denominado servicios
integrados, que depende de la reserva de recursos para mejorar la calidad del servicio.
CONTROL DE ADMISIÓN
El control de admisión se refiere al mecanismo utilizado por un encaminador, o un
conmutador para aceptar o rechazar un flujo de acuerdo a los parámetros predefinidos
denominados especificaciones del flujo. Antes de que un encaminador acepte un flujo
para su procesamiento, comprueba las especificaciones del flujo para ver si su capacidad
(en términos de ancho de banda, tamaño de búfer, velocidad de la CPU, etc.) y sus
compromisos anteriores para otro flujos pueden tratar el nuevo flujo.
1.7 SERVICIOS INTEGRADOS
De acuerdo a los temas tratados se han diseñado dos modelos para mejorar la calidad
de servicio de Internet: los servicios integrados y los servicios diferenciados. Ambos
modelos enfatizan el uso de la calidad de servicio en el nivel de red (IP), aunque el
modelo también se puede utilizar en otros niveles de enlace de datos. En esta sección se
tratan los servicios integrados y en la sección siguiente se describen los servicios
diferenciados.
IP fue originalmente diseñado con una entrega lo mejor posible. Esto significa que cada
usuario recibe al mismo nivel de servicio. Este tipo de entrega no garantiza el mínimo de
servicios, como ancho de banda, a las aplicaciones que transmite audio o vídeo en
tiempo real. Si una aplicación que necesita de forma accidental un ancho de banda
extra, puede ir en detrimento de otras aplicaciones, dando lugar a situaciones de
congestión.
Los servicios integrados, conocidas también como IntServ, constituyen un modelo de
QoS basada en flujo, lo que significa que un usuario necesita crear un flujo, un tipo de
circuito virtual, desde el origen hasta el destino e informar a todos los encaminadores de
sus requisitos de recursos.
Los servicios integrados constituyen un modelo de QoS basada en flujo diseñado para
IP.
SEÑALIZACIÓN
El lector puede recordar que IP es un protocolo no orientado a conexión, basado en
datagramas que utiliza conmutación de paquetes. ¿Cómo se puede implementar un
modelo basado en flujo sobre un protocolo no orientado a conexión? La solución es un
protocolo de señalización que ejecuta sobre IP que at ofrece el mecanismo de
señalización por hacer la reserva. Este protocolo se denomina Protocolo de reservas de
recursos (RVSP) y se describirá en breve.
ESPECIFICACIÓN DEL FLUJO
Cuando un origen hace una reserva, necesita definir una especificación de
flujo. Una especificación de flujo tiene dos partes: Rspec (especificación del recurso) y
Tspec (especificación de tráfico). Rspec define los recursos que necesita reservar el flujo
(búfer, ancho de banda, etc.) Tspec define las características del tráfico del flujo.
ADMISIÓN
Cuando un encaminador recibe la especificación del flujo de una aplicación, decide
admitir o denegar el servicio. La decisión se basa en los compromisos previos del
encaminador y la disponibilidad actual de recursos.
CLASES DE SERVICIOS
Se han definido dos clases de servicios para los servicios integrados: servicios
garantizados y servicios controlados por la carga.
Clase de servicios garantizados
Este tipo de servicio está diseñado para tráfico de tiempo real que necesita un retardo
extremo a extremo mínimo garantizado. El retardo extremo a extremo es la suma de los
retardos de todos los encaminadores, retardo de propagación en el medio y el
mecanismo de configuración.
Sólo el primero, las sumas de los retardos en los
encaminadores, puede ser garantizado por el encaminador. Este tipo de servicio
garantiza que los paquetes llegarán dentro de un cierto tiempo y que no serán
descartados si el tráfico del flujo se encuentra dentro del límite de Tspec. Se puede decir
que los servicios garantizados son servicios cuantitativos, en los que la cantidad de
retardo extremo a extremo y la tasa de datos debe ser definidas por la aplicación.
Clase de servicio controlados por la carga
Este tipo de servicio está diseñado para aplicaciones que pueden aceptar algunos
retardos, pero que son sensibles a la sobrecarga de la red y al peligro por la pérdida de
paquetes. Buenos ejemplos de este tipo de aplicaciones son la transferencia de archivos,
el correo electrónico y el acceso a Internet. El servicio controlado por la carga es un
servicio lo cualitativo en que la aplicación solicitar la posibilidad de bajar pérdida o no
pérdida de paquetes.
RVSP
En el modelo de servicios integrados, un programa de aplicación necesita una reserva de
recursos. Como se vio en la descripción del modelo IntServ, la reserva de recursos se
realizada para un flujo. Esto significa que si se quiere utilizar el modelo IntServ en el nivel
IP, se necesita crear un flujo, un tipo de red basada en circuitos virtuales, fuera del nivel
IP, que fue originalmente diseñado como una red de conmutación de paquetes basada
en datagramas. Una red basada en circuitos virtuales necesita un sistema de señalización
para configurar el circuito virtual antes de que el tráfico de datos puede comenzar. El
protocolo de reserva de recursos (RSVP) es un protocolo de señalización que ayudar
protocolo IP a crear un flujo y consecuentemente a hacer una reserva de recursos. Antes
de describir el protocolo RVSP, es necesario mencionar que es un protocolo
independiente y separado del modelo de servicios integrados. Se puede utilizar en otros
modelos en el futuro.
Árboles de multienvío
RVSP es diferente de otros sistemas de señalización que se han visto antes en que es un
sistema de señalización diseñado para multienvío. Sin embargo, el protocolo RVSP
también se puede utilizar para envío unidestino debido a que éste es un caso especial de
multienvío
con
sólo
un
miembro
en
el
grupo
de
multienvío. La razón de este diseño permitir al protocolo RVSP ofrecer una reserva de
recursos para todo tipo de tráfico de incluyendo multimedia que con frecuencia utiliza
multienvío.
Reserva basada en el receptor
En el protocolo RVSP, los receptores, no el emisor, hacen la reserva. Esta estrategia
coincide con otros protocolos de multienvío. Por ejemplo, en uno de los protocolos de
encaminamiento de multienvío, los receptores, no el emisor, hacen la decisión de unirse
o dejar el grupo de multienvío.
Mensajes del protocolo RVSP
RVSP tiene varios días tipos de mensajes. Sin embargo, se va a escribir sólo dos de ellos:
Path y Resv.
Mensajes path. Recuerde que los receptores en un flujo hacen la reserva en el protocolo
RVSP. Sin embargo, los receptores no saben el camino atravesado por los paquetes antes
de que se haga la reserva. Es necesario el camino para hacer la reserva. Para solucionar
este problema, el protocolo RVSP utiliza mensajes path. Un mensaje path viaja desde el
emisor y alcanza a todos los receptores en el camino multienvío. Un mensaje path,
almacena la información necesaria para los receptores. Un mensaje path se envía en un
entorno de envío multidestino; un nuevo mensaje se crea cuando el camino diverge. La
figura 22 muestra mensajes de tipo path.
Mensajes resv. Una vez que el receptor ha recibido un mensaje path, envía un mensaje
resv. El mensaje Resv viaja hacia el emisor (en el flujo ascendente) y hace la reserva de
recursos en los encaminadores que soportan RVSP. Si un encaminador en el camino no
soporta RVSP encamina el paquete de acuerdo a los métodos de mejor entrega posible.
La figura 23 muestra los mensajes resv.
Mezcla de reservas
En el protocolo RVSP, los recursos no se reservan para cada receptor en un flujo; las
reservas se mezclan. En la figura 24, Rc3 solicita un ancho de banda de
2 Mbps mientras que Rc2 solicita un ancho de banda de 1 Mbps. El encaminador R3,
necesita hacer una reserva de ancho de banda, mezcla las dos solicitudes. La reserva se
hace para 2 Mbps, mayor de los dos, debido a que una reserva de
2 Mbps puede tratar ambas solicitudes. La misma situación es cierta para R2. El lector
puede preguntarse por qué Rc2 y Rc3, ambos pertenecientes a un mismo flujo, los
visitan diferentes cantidades de ancho de banda. La respuesta de que, en un entorno
multimedia, diferentes receptores pueden tratar diferentes grados de calidad. Por
ejemplo, Rc2 puede ser capaz de recibir vídeo sólo a 1 Mbps (baja calidad) mientras que
Rc3 puede ser capaz de recibir vídeo a 2 Mbps (mayor calidad).
Estilos de reserva
Cuando hay más de un flujo, el encaminador necesita hacer la reserva para acomodar
todos ellos. El protocolo RVSP define tres tipos de estilos de reserva, como se muestra en
la figura 25.
1. Estilo de filtro will card. En este estilo, el encaminador crea una única reserva para
todos los emisores. Las reserva se basa en la petición mayor. Este tipo de estilo que se
utiliza cuando los flujos de diferentes emisores no ocurren al mismo tiempo.
2. Estilo de filtro fijo. En este estilo, el encaminador crea una reserva distinta para cada
flujo. Esto significa que si hay n flujos, se hace n diferentes reservas. Este tipo de estilo se
utiliza cuando hay una alta probabilidad de que los flujos de diferentes emisores no
ocurran al mismo tiempo.
3. Estilo explícito compartido. En este estilo, el encaminador crea una única reserva que
es compartida por todos los flujos.
Estado de tipo soft
La información de reserva (estado) almacenada en cada nodo para un flujo necesita ser
refrescada periódicamente. Esto se conoce como un estado de tipo soft comparado con
un estado de tipo hard utilizado en otros protocolos basados en circuitos virtuales como
ATM o Frame Relay, donde la información sobre el flujo se mantiene hasta que se borra.
El intervalo por defecto es actualmente de 30 s.
PROBLEMAS CON LOS SERVICIOS INTEGRADOS
Hay al menos dos problemas con los servicios Integrados que pueden evitar su completa
implementación en Internet: la escalabilidad y la limitación del tipo de servicio.
Escalabilidad
El modelo de servicios integrados requiere que cada encaminador mantenga
información para cada flujo. Como Internet está creciendo día a día, esto es un serio
problema.
Limitación del tipo de servicio
El modelo de servicios integrados proporciona sólo dos tipos de servicios, garantizado y
controlado por la carga. Aquellos que se oponen a este modelo argumentan que las
aplicaciones pueden necesitar más de estos dos tipos de servicios.
1.8 SERVICIOS DIFERENCIADOS
Los servicios diferenciados (DS o DiffServ) fueron introducidos por el IETF (Internet
Engering Task Force) para solucionar los problemas de los servicios integrados. Se
hicieron dos cambios fundamentales:
1. El principal procesamiento fue movido del núcleo de la red al extremo de la
red. Esto soluciona el problema de escalabilidad. Los encaminadores no tienen que
almacenar la información sobre los flujos. Las aplicaciones, o estaciones, definen el tipo
de servicio que ellos necesitan cada vez que envía un paquete.
2. El servicio por flujo se ha cambiado a un servicio por clase. El encaminador encamina
el paquete de acuerdo a la clase de servicio definido en el paquete, no en el flujo. Esto
soluciona el problema de limitación del tipo de servicio. Se pueden definir diferentes tipo
de clases de acuerdo a las necesidades de las aplicaciones.
Los servicios diferenciados un modelo QoS basada en clases
diseñada para IP.
CAMPO DS
En DifServ, cada paquete contiene un campo denominado campo DS. El valor de este
campo es fijado en los extremos de la red por las estaciones o por el primer encaminador
designado como encaminador frontera. El IETF propone sustituir el campo TOS (tipo de
servicio) existente en IPv4 o el campo de clase IPv6 por el campo DS, como se muestra
en la figura 26.
El campo DS contiene dos subcampos: DSCP y CU. El campo de DSCP (punto de
código de servicios diferenciados) es un subcampo de 6 bits que define el
funcionamiento por salto (PHB). El campo CU en un campo de 2 bits que no se utiliza
actualmente.
Funcionamiento por salto
El modelo DifServ define funcionamientos por salto (PHB) para cada nodo que recibe un
paquete. Hasta ahora se han definido tres PDH: DE PHB, EF PHB y AF PHB.
DE PHB. Este funcionamiento (PHB por defecto) es el mismo que la entrega mejor
posible, que es compatible con el campo TOS.
EF PHB. Este funcionamiento (PHB de reenvío rápido) ofrece los siguientes servicios:

Pérdida baja.

Latencia baja.

Ancho de banda asegurado.
Esto es lo mismo que tener una conexión virtual entre el origen y el destino.
AF PHB. Este funcionamiento (PHB de reenvío asegurado) entrega el parquete con una
alta seguridad siempre que el tráfico no exceda el perfil de tráfico del nodo. Los usuarios
de la red necesitan ser conscientes de que algunos paquetes pueden ser descartados.
Acondicionador de tráfico
Para implementar DifServ, el nodo DS utiliza acondicionadores de tráfico como
contadores, marcadores, adaptadores y descartadores, como se muestra en la figura 27.
Contador. El contador comprueba si el flujo de entrada coincide con el perfil de tráfico
negociado.
El
contador
también
envía
este
resultado
a
otros
componentes. El contador puede utilizar varias herramientas como un cubo de testigos
para comprobar el perfil.
Marcador. Un marcador puede remarcar un paquete si está utilizando la entrega mejor
posible (DSCP: 000000) o marcar por debajo un paquete de acuerdo a la información
recibida por el contador. El marcado por debajo (marca a un nivel de servicio más bajo)
ocurre si el flujo no coincide con el perfil. Un marcador no hace un marcado hacia arriba
(eleva el nivel de servicio) de un paquete.
Adaptador. Un adaptador utiliza la información recibida del contador para adaptar o
ajustar el tráfico si no cumple con el perfil negociado.
Descartador. Un descartador, que funciona como un adaptador sin búfer, descarta los
paquetes si el flujo viola de forma severa el perfil negociado.
1.9 QoS EN REDES CONMUTADAS
Se han descrito los modelos propuestos para la calidad de servicio en el protocolo IP.
Ahora se va a tratar la QoS utilizada en dos redes conmutadas: Frame Relay y ATM. Estas
dos redes son redes de circuitos virtuales que necesitan un protocolo de señalización
como RSVP.
QoS EN FRAME RELAY
Se utilizan cuatro atributos diferentes para controlar el tráfico en Frame Relay: tasa de
acceso, tamaño de la ráfaga comprometido Bc, tasa de información comprometida y
tamaño de la ráfaga en exceso. Estos atributos se fijan durante la negociación entre el
usuario y la red. Para conexiones PVC, se negocian sólo una vez; para conexiones SVC se
negocian en cada conexión durante la fase de establecimiento de la conexión. La figura
28 muestra las relaciones entre estas cuatro medidas.
Velocidad de acceso
Para cada conexión se define una velocidad de acceso (en bits/segundo). La velocidad
de acceso realmente depende del ancho de banda del canal que conecta al usuario con
la
red.
El
usuario
no
puede
nunca
exceder
esta
velocidad. Por ejemplo, si el usuario se conecta a una red Frame Relay mediante una
línea T-1, la velocidad de acceso es de 1,544 Mbps y ésta no se puede sobrepasar.
Tamaño de la ráfaga comprometido
Para
cada
conexión,
Frame
Relay
define
un
tamaño
de
ráfaga
comprometido (Bc). Este es el número máximo de Bits durante un periodo
predefinido de tiempo que la red se compromete a transferir sin descartar ninguna
trama o activar el bit DE. Por ejemplo si se compromete un valor para Bc de
400 kbits durante un periodo de cuatro segundos, el usuario puede enviar hasta 400
kbits durante un u intervalo de cuatro segundos sin preocuparse de que se pierdan
tramas. Observe que no se trata de una velocidad definida para cada segundo. Es una
medida acumulativa. El usuario puede enviar 300 kbits durante el primer segundo,
ningún dato durante los dos siguientes segundos y finalmente 100 kbits durante el
cuarto segundo.
Velocidad de información comprometida
La velocidad de información comprometida (CIR) es similar al concepto de tamaño de
ráfaga comprometido excepto que define una velocidad media de bits por segundo. Si
el usuario mantiene esta velocidad, la red se compromete entregar la trama. Sin
embargo debido a que es una medida media, un usuario puede enviar en algunos
instantes datos a una velocidad mayor al CIR. Siempre que se cumpla la media para el
período pre definido, las tramas serán entregadas.
El número acumulativo de bits enviados durante el periodo predefinido no debería
exceder de Bc Observe que el CIR no es una medida independiente; se puede calcular
utilizando la siguiente fórmula:
CIR =Bc/T bps
Por ejemplo, si el Bc es de cinco kbits en un período de cinco segundos, el CIR es 5000/5
= 1kbps.
Tamaño de la ráfaga en exceso
Para
cada
conexión,
Frame
Relay
define
un
tamaño
de
la
ráfaga
en
exceso (Bc). Este valor es el número máximo de bits, que pueden exceder a Bc que un
usuario puede enviar durante un periodo predefinido de tiempo. La red se compromete
a transferir estos bits si no hay congestión. Observe que en este caso existe menos
compromiso que en el caso de Bc. El compromiso de la red es condicional.
Tasa del usuario
La figura 29 muestra cómo puede un usuario enviar datos a ráfagas. Si un usuario nunca
excede
Bc,
la
red
se
compromete
a
transferir
las
tramas
sin
descartarlas. Si el usuario excede el valor de Bc, en menos que Be (es decir, el número
total de bits es menor que Bc + Be), la red se compromete a transferir todas las tramas si
no hay congestión. Si existe congestión, algunas tramas serán descartadas. El primer
conmutador que recibe las tramas del usuario tiene un contador y fija el bit DE para
aquellas tramas que exceden el valor Bc. El resto de conmutadores descartarán esta
trama si hay congestión. Observe que un usuario que necesita enviar datos más rápido
puede exceder el nivel Bc. Siempre que el nivel no supere Bc + Be, existe la posibilidad de
que las tramas alcancen el destino sin ser descartadas. Recuerde, sin embargo, que el
momento en el que el usuario supere Bc + Be, todas las tramas enviadas después son
descartadas por el primer conmutador.
QoS EN ATM
La QoS en ATM se basa en las clases, los atributos relacionados con el usuario y los
atributos relacionados con la red.
Clases
El foro ATM define cuatro clases de servicios: CBR, VBR, ABR y UBR (véase la figura 30).
CBR. La clase de tasa de bits constante (CBR) se ha diseñado para los clientes que
necesitan servicios de vídeo y audio de tiempo real. El servicio es similar al ofrecido por
una línea dedicada como la línea T.
VBR. La clase de tasa de bits variable (VBR) se divide en dos subclases: tiempo real (VBRNRT). VBR-RT se diseñó para los usuarios que necesitan servicio de tiempo real (como
transmisión de audio y vídeo) y utilizan técnicas de compresión para crear una tasa de
bits variable. VBR-NRT se diseñó para aquellos usuarios que no necesitan servicios de
tiempo real de utilizan técnica de compresión para crear una tasa de bits variable.
ABR. La clase de tasa de bits disponible (ABR) entrega las celdas a la mínima tasa. Si hay
más capacidad de red, la tasa mínima puede incrementarse. ABR es particularmente
adecuado para aplicaciones que utilizan por su naturaleza ráfagas.
UBR. La clase de tasa de bits no especificada (UBR) es un servicio de mejor entrega
posible que no garantiza nada.
La figura 31 muestra la relación entre las diferentes clases y la capacidad total de la red.
Atributos relacionados con el usuario
ATM define dos conjuntos de atributos. Los atributos relacionados con el usuario son
aquellos que definen la velocidad con la que el usuario quiere enviar los
datos. Estos atributos se negocian cuando se realiza el contrato entre un usuario y una
red. A continuación se describen algunos atributos relacionados con el usuario.
SCR. La tasa de celdas sostenida (SCR) es la tasa de celdas media en un intervalo de
tiempo largo. La tasa de celdas real puede ser mayor o menor, pero la media debería ser
igual o menor que la SCR.
PCR. La tasa de celdas pico (PCR) define la máxima tasa de celdas del emisor. La tasa de
celdas del usuario puede en algunas ocasiones alcanzar este pico, mientras que se
mantenga la SCR
MCR. La tasa de celdas mínima (MCR) define la tasa de celdas mínima aceptable para el
emisor. Por ejemplo, si la MCR 50.000, la red debe garantizar que el emisor puede enviar
al menos 50.000 celdas por segundo.
CVDT. La tolerancia en el retardo a la variación de celdas (CVDT) es una medida de la
variación en los instantes de transmisión de celdas. Por ejemplo, si la CVDT es de 5 ns,
entonces la diferencia entre los retardos mínimos y máximos en la entrega de celdas no
debería exceder los 5 ns.
Atributos relacionados con la red
Los atributos relacionados con la red son los que definen las características de la red. A
continuación se definen algunos de estos atributos:
CLR. La tasa de celdas perdidas (CLR) define la fracción de celdas perdidas (o entregadas
demasiado
tarde
y
que
se
consideran
pérdidas)
durante
la
transmisión. Por ejemplo, si el emisor envía 100 celdas y una se pierde, la CLR es:
CLR = 1/100 = 10-2
CTD. El retardo en la transferencia de celdas (CTD) es el tiempo medio necesario para
que una celda viaje del origen al destino. También se consideran como atributos al CTD
máximo y el CTD mínimo.
CVD. La variación en el retardo de celdas (CVD) es la diferencia entre el CTD máximo y el
CTD mínimo.
CER. La tasa de celdas con error (CER) define la fracción de celdas entregadas con error.